基于西門子PLC的鼓風(fēng)爐自動加料控制系統(tǒng)的設(shè)計

朱 浩 胡 浩 袁緒彪

（銅冠信息科技公司 安徽 銅陵 244000）

現(xiàn)在的金屬冶煉行業(yè)里，傳統(tǒng)的單一手動操作已遠遠不能獲得好的品質(zhì)的產(chǎn)品，而且生產(chǎn)效率低。加料系統(tǒng)是鼓風(fēng)爐生產(chǎn)的核心部分，對加料的準確性和可靠性要求都很高。本文詳細說明了在加料系統(tǒng)中采用西門子S7系列PLC在實際中的成功設(shè)計和運用，實現(xiàn)了現(xiàn)場無人操作的高度自動化，只需一名在控制室里的操作工即可完成全部的生產(chǎn)加料。

1 加料系統(tǒng)工作原理

某冶煉廠的自動加料生產(chǎn)工藝流程如圖1：

圖1 自動加料系統(tǒng)工藝流程圖

加料系統(tǒng)是整個鼓風(fēng)爐生產(chǎn)的重要組成部分之一。改自動加料系統(tǒng)分為東西兩邊共8個倉，其中1#、5#為焦炭倉，2#、6#為石英石倉，3#、7#為石灰石倉，4#、8#為精礦倉。每個倉下都有一個負責(zé)稱重的料倉秤。根據(jù)工藝要求，操作人員在控制臺上位機輸入各倉的料量，PLC自動判斷當前料量是否大等于設(shè)定值。否則就會自動啟動電振進行布料。

加料前要根據(jù)工藝的要求選擇加料的方式，按下總啟動，PLC根據(jù)操作員輸入的信息，自動選擇對應(yīng)的程序控制相關(guān)的設(shè)備進行加料。自動系統(tǒng)運行的正常與否，精度高低，將直接影響產(chǎn)品的的產(chǎn)量與質(zhì)量，因此，對控制系統(tǒng)提出較高的要求。

2 控制系統(tǒng)的組成及控制原理

2.1 控制系統(tǒng)的組成

整個自動加料系統(tǒng)的電氣設(shè)備的控制都由這套PLC控制，故選用S7-300PLC控制系統(tǒng) 上位機采用工控機，操作系統(tǒng)為windows xp sp2，編程軟件采用step7 V5.4 SP2，組態(tài)采用wincc 6.0 sp2其圖形化界面可動態(tài)顯示現(xiàn)場各種設(shè)備的運行狀態(tài)以及系統(tǒng)運行的各種各參數(shù)，操作員可通過用鼠標點擊按鈕來控制現(xiàn)場的設(shè)備啟停和參數(shù)的更改。操作簡單，人機界面良好。

該加料系統(tǒng)的plc由電源、CPU、網(wǎng)卡通訊模塊和I/O模塊組成，其CP模塊采用CPU315-2DP，內(nèi)置支持多點通訊的的MPI接口，并能通過Profibus-DP與遠程分布式I/O或者現(xiàn)場智能儀表連接。上位機與PLC通過以太網(wǎng)接口通訊，易于擴展。

2.2 控制原理

自動配料采用質(zhì)量配料法，各種物料按工藝給定的比值，通過操作員輸入系統(tǒng)自動配料，系統(tǒng)配料部分由CPU315、電磁振動給料機、料斗秤倉、電動拉桿等組成如圖2：

圖2 自動配料系統(tǒng)原理

加料采用一小車順控加料，按照工藝要求的加料種類，分別布料加料。小車到1＃倉位停→開1＃倉門布料→關(guān)1＃倉門→小車往爐門處行走，同時1＃倉上振振料→小車停在爐口1＃點→相應(yīng)爐門A提起 （提高度由卷揚上接近開關(guān)控制和讀秒5秒雙重控制）→小車料門打開停5秒→小車門關(guān)閉，爐門放下（由卷揚上接近開關(guān)控制）→小車后走……。

2.3 系統(tǒng)編程

由于小車運行加料，一種加料方式可能要加幾種料，因此采步進的控制方式。由于西門子step 7取消了步進指令，故采用開鎖解鎖方式，下個運行動作是由上個動作開鎖，同時這個動作也把上個動作鎖住結(jié)束。如圖3

圖3

3 其他系統(tǒng)功能

3.1 按照生產(chǎn)需求可以單獨控制每臺設(shè)備的啟停，出現(xiàn)故障可以緊急停止等。

3.2 個性化的圖形界面，形象的實現(xiàn)現(xiàn)場的各種工況。

3.3 具有歷史數(shù)據(jù)曲線查詢、打印、統(tǒng)計功能

3.4 報表打印功能：可以時時查詢料量種類。

3.5 報警功能。本系統(tǒng)可以在生產(chǎn)中實時監(jiān)控各種設(shè)備的狀況，若出現(xiàn)故障則在上位機發(fā)出報警，操作人員采取相應(yīng)的措施。

3.6 操作員和工程師的權(quán)限用功能。

4 結(jié)束語

自動加料系統(tǒng)的正常時鼓風(fēng)爐系統(tǒng)正常生產(chǎn)的前提條件，該系統(tǒng)在工廠運行以后，經(jīng)過近一年的實踐使用。成功完成了節(jié)約原料，節(jié)省人力資源的任務(wù)，該系統(tǒng)運行可靠，性能穩(wěn)定，保證了工廠的正常生產(chǎn)。

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